شبیه‌سازی خوردگی حفره‌ای روی پره‌ی کمپرسور توربین گازی

Abstract

پره‌های متحرک ردیف اول چهار کمپرسور جریان محوری توربین گازی به دلیل وجود اجزای خورنده در محیط و افزایش امکان ایجاد حفره روی پره‌ها به‌طور ناگهانی شکسته شدند. در این پژوهش به بررسی عددی و آزمایشگاهی خوردگی حفره‌ای روی پره‌ از جنس آلیاژ CUSTOM 450 در شرایط کارکرد واقعی کمپرسور توربین گازی ‌پرداخته می‌شود. بررسی‌های رپلیکا، میکروسکوپ الکترونی روبشی و شکست ‌نگاری پره‌ی شکسته شده، نشان داد که حفره‌ها تحت مکانیزم ترک خوردگی تنشی به‌هم متصل شده‌ و یک حفره‌ی بزرگ‌تر را تشکیل داده‌اند که این موجب کاهش بیشتر زمان واماندگی شده است. حفره‌های موجود روی پره، با نرم‌افزار کامسول شبیه‌سازی و تحت نیروهای وارده تحلیل شده است. نتایج شبیه‌سازی، محل تمرکز تنش بیشینه را داخل یکی از حفره‌ها مشخص کرده است که با محل ترک خوردگی تنشی در عمق حفره هم‌خوانی دارد. حفره‌ها به یکدیگر متصل شده و به ترک خوردگی تنشی تبدیل می‌شود و با عنایت به خورندگی محیط، مکانیزم خستگی خوردگی نیز فعال می‌شود. ناحیه‌ی تمرکز تنش در حفره‌ها واضح است که محل شروع ترک خوردگی تنشی و خستگی خوردگی می‌باشند. وجود حفره‌های روی پره، باعث افزایش تنش برابر 130 مگاپاسکال نسبت به پره بدون حفره شده است. نتایج بدست آمده مطابقت مناسبی با مشاهدات فرکتوگرافی در محل ترک و نتایج تجربی دارد که صحه‌گذار بر درستی شبیه‌سازی عددی می‌باشد.